Физични свойства на никела. Къде се използва никел в промишлеността? От какво се прави никел?

Този сребристосив метал принадлежи към преходния метал - има както алкални, така и киселинни свойства. Основните предимства на метала са ковкостта, пластичността и високите антикорозионни свойства. Къде и как се използва никел - прочетете по-долу.

Поради наличието на оксиден филм на повърхността, металът е надарен със способността перфектно да устои на корозия. В допълнение, покритието на този метал надеждно защитава части и предмети, изработени от други материали, от окисляване. Ето защо никелът се използва широко в съвременната индустрия.

В допълнение, елементът има не само антикорозионни свойства. Той перфектно се съпротивлява на въздействието на различни алкали. Поради това се използва за защита на всички видове алуминиеви, железни и чугунени части, предназначени за използване в агресивни среди. Включително за производство на перки за самолети, резервоари за превоз на опасни вещества и друго оборудване за химическата промишленост.

Ако говорим за други области от нашия живот, където днес употребата на никел е в голям мащаб, струва си да споменем производството:

• протези и скоби за медицински нужди;
• батерии;
• химични реагенти;
• "бяло злато" в бижутерийната индустрия;
• намотки за струни на музикални инструменти.

Сплави

Благодарение на своите антикорозионни свойства, елементът се използва широко за производството на различни сплави от желязо, мед, титан, калай, молибден и др. находища от които се намират в Русия (региони Урал, Мурманск и Воронеж, регион Норилск), Южна Африка, Канада, Гърция, Албания и други страни. Ni се използва за производството на неръждаема стомана. Сплавите с желязо се използват в почти всички отрасли на съвременната индустрия, както и в строителството на всякакви граждански или промишлени съоръжения.

В резултат на различни процентни съчетания с мед се получават сплавите Монел, Константин и др. Използват се за производство на монети, резервоари за съхранение на сярна, перхлорна или фосфорна киселина, резервни части и машинни части (клапани, топлообменници, втулки, пружини, лопатки на работно колело), ​​предназначени за използване при високи натоварвания.

Сплавите с добавка на хром - нихром - са топлоустойчиви и затова се използват за производството на конструктивни елементи на газови турбини, части от реактивни двигатели и оборудване за ядрени реактори.

Чрез добавяне на молибден се получават сплави, които са устойчиви на киселини и други агресивни съединения (сух хлор).

Сплави, съдържащи алуминий, желязо, мед и кобалт - ални и магнето - имат свойствата на постоянни магнити и се използват в производството на различни радиоизмервателни уреди и електрическо оборудване.

Продуктите, изработени от инвар - сплав с добавка на желязо (Ni - 35%, Fe - 65%), имат свойството практически да не се разтягат при нагряване.

Други приложения

Една от най-честите употреби на никел в промишлеността днес е никелирането, което представлява нанасянето на тънък слой никел (с дебелина от 12 до 36 микрометра) върху повърхността на други метали, като се използва метод на галванопластика. Антикорозионната обработка се извършва по следния начин:

• метални тръби;
• съдове;
• сервизи;
• смесители и кранове за кухня или баня;
• мебелен обков и други декоративни продукти.

Предметите, обработени по този начин, ще бъдат надеждно защитени от влага за дълго време, а също така, благодарение на сребърното покритие, което няма да избледнее с времето, ще запазят представителен външен вид.

Никелът е 17-ият химичен елемент от периодичната таблица на Менделеев с атомен номер 28. Веществото е преходен метал, отличаващ се със своята пластичност и с характерен сребристо-бял цвят. Не проявява силна химическа активност. Самото име на веществото в превод от немски означава „планински дух“. Хората са били запознати с никела още през 17 век, но той все още не е бил изолиран като отделно вещество. Намерен е в медни руди по време на добива на мед и е наречен фалшива мед (kupfernickel) от духа на планините. Веществото е изолирано като отделен метал от Аксел Кростед през 1751 г. и го нарича "никел".

В средата на 18 век хората са познавали 12 метала, както и сяра, фосфор, въглерод и арсен. В същото време към тях е добавен никел, на който е присвоено 17-то число.

Характеристики на никел

Новооткритият елемент не намери своето приложение веднага. Само два века по-късно хората започнаха активно да използват метал. Става особено популярен в металургията. Както се оказва, никелът е отличен легиращ елемент за стомана и желязо. По този начин сплавите с никел са много устойчиви на различни химични влияния, не са подложени на корозионни повреди и могат да издържат на много високи температури. Например сплав от никел и желязо, наречена инвар в металургията, не може да се разширява, когато е изложена на високи температури, което е една от основните причини инварът да се използва за направата на релси за железопътни линии и много други елементи.

Физични свойства на никела

Никелът е метал с характерен жълтеникаво-сребрист оттенък. На открито запазва цвета и блясъка си и не избледнява. Твърдостта на метала по Бринел е 600-800 Mn/m2. Въпреки доста високата си твърдост, металът се поддава добре на различни физически влияния и обработки, включително коване и полиране. Това позволява никелът да се използва за производството на много тънки и деликатни изделия.

Металът има магнитни свойства дори при сравнително ниски температури (до -340 0 C). Устойчив на увреждане от корозия.

Химични свойства на никела

Никелът има атомен номер 28 и се обозначава в химическата номенклатура със символа Ni. Има моларна маса 58,6934 g/mol. Атомът на никела има радиус 124 pm. Неговата електроотрицателност по скалата на Полинг е 1,94, а електронният му потенциал е 0,25 V.

Металът не е изложен на отрицателни въздушни и водни влияния. Това се дължи на образуването на филм под формата на никелов оксид (NiO) върху повърхността му, който предотвратява по-нататъшното му окисляване.

Реагира с кислорода само при определени условия, по-специално при висока температура. При високи температури също е способен да взаимодейства с абсолютно всички халогени.

Проявява бурна реакция в азотна киселина, както и в разтвори с амоняк. Въпреки това, някои соли, например солна и сярна киселина, разтварят метала доста бавно. Но той изобщо не се разтваря във фосфорна киселина.

Производство на никел

Основният материал за добив на никел са сулфидните медно-никелови руди. По този начин от такива руди се получава около 80% от никела от общото производство в света, с изключение на Русия. Рудите се подлагат на селективно обогатяване чрез флотация, след което от рудата се отделят медни, никелови и пиротинови концентрати.

За получаване на чист метал се използва концентрат от никелова руда, който заедно с флюсовете се топи в електрически шахти или реверберационни пещи. В резултат на този процес отпадъците се отделят и никелът се извлича под формата на щейн, който съдържа до 15% никел.

Понякога, преди концентратът да бъде изпратен за топене, той се изпича и пелетизира. Съставът на сулфидната стопилка (мат) след процеса на топене също съдържа Fe, Co и почти изцяло Cu, както и благородни метали. След това желязото се отделя, след което остава сплав, която съдържа мед и никел. Сплавта се подлага на бавно охлаждане, след което се смила фино и се изпраща за по-нататъшна флотация за разделяне на двата елемента. Cu и Ni могат да бъдат разделени и чрез така наречения карбонил процес, който се основава на обратимостта на реакцията.

Трите най-често срещани метода за получаване на никел са:

1. Възстановяващ. Основата е силикатна руда, от която с участието на въглищен прах се образуват желязо-никелови пелети, съдържащи от 5% до 8% никел. За този процес се използват въртящи се тръбни пещи. След това пелетите се почистват от сяра, калцинират се и се обработват с амонячен разтвор, от който след подкисляване се получава никел.
2. карбонил. Този метод се нарича още метод на Монд. Въз основа на производството на медно-никелов мат от сулфидна руда. CO се прекарва под високо налягане върху щайна, в резултат на което се образува тетракарбонилникел, от който под въздействието на високи температури се отделя никел с висока чистота.
3. Алуминотермичен. Този метод се основава на възстановяването на никел от оксидна руда: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al 2 O 3

Никелови съединения

Никелът образува много различни съединения, както органични, така и неорганични, всяко от които се използва в определени области на човешката дейност.

Неорганични никелови съединения

Сред тях си струва да се отбележат оксидите. По-специално, неговият моноксид, чието образуване се получава в резултат на реакцията на метал и кислород при доста висока температура, надвишаваща 500 0 C, се използва като материал, от който се произвеждат бои и емайли в производството на керамика и стъкло. А при производството на аноди, които се използват в алкални батерии, се използва никелов сесквиоксид Ni 2 O 3. За получаването му никеловият нитрат или никеловият хлорат се подлага на много бавно нагряване.

Не на последно място са никеловите хидроксиди. Например Ni (OH) 2 се образува в резултат на действието на алкали върху водни разтвори на никелови соли. Този хидроксид се характеризира със светлозелен цвят. От никелов хидроксид, под въздействието на окислител в алкална среда, се образува хидратиран оксид, на базата на който работи алкалната батерия Edison. Предимството на тази батерия е способността й да остане незаредена дълго време, докато конвенционалната оловна батерия не може да остане незаредена дълго време.

Солите на никел (II) обикновено се образуват в резултат на взаимодействието на NiO или Ni(OH) 2 с различни киселини. Разтворимите никелови соли в повечето случаи образуват кристални хидрати. Неразтворимите соли са Ni 3 (PO 4) 2 фосфат и Ni 2 SiO 4 силикат. Кристалните хидрати и разтвори се характеризират със зеленикав цвят, а безводните соли - с жълт или кафеникаво-жълт цвят.

Съществуват и комплексни съединения на никел (II). За да се образуват, никеловият оксид се разтваря в разтвор на амоняк. Никеловият диметилглиоксимат Ni(C 4 H 6 N 2 O 2) 2 се използва като реакция към никелови йони. Характеризира се с оцветяване на кисела среда в червено.

Най-малко характерните никелови съединения са съединенията на никел (III). От тях е известно черно вещество, което се получава в резултат на реакцията на окисление на никелов (II) хидроксид в алкална среда с хипохлорит или халогени:

2Ni(OH) 2 + 2NaOH + Br 2 = Ni 2 O 3 *H 2 O + 2NaBr + H 2 O

Органични никелови съединения

Ni-C свързването се осъществява по два начина:

1. Y-тип. Такива съединения се наричат ​​у-комплекси. Те включват съединения със следната форма: и , където R=Alk или Ar, L=PR3, където X е ацидолиганд.
2. По p-тип. Те се наричат ​​р-комплекси. Те включват алкенови и полиенови органо-никелови съединения, които съдържат никел в нулево състояние на окисление. Такива съединения обикновено се характеризират с тригонална или тетраедрична структура.

(координационните числа са посочени в скоби) Ni 2+ 0.069 nm (4), 0.077 nm (5), 0.083 nm (6).

Средното съдържание на никел в земната кора е 8-10 -3% от масата, в океаните 0,002 mg/l. Известен ок. 50 никел, от които най-важни са: пентландит (Fe,Ni) 9 S 8, милерит NiS, гарниерит (Ni, Mg) 3 Si 4 O 10 (OH) 10. 4H 2 O, ревдинскит (непуит) (Ni,Mg) 3 Si 2 O 5 (OH) 4, никел NiAs, анабергит Ni 3 (AsO 4) 2 8H 2 O. Никелът се добива главно от сулфид медно-никел ( Канада, Австралия, Южна Африка) и от силикатно-окислените (Нова Каледония, Куба, Филипините, Индонезия и др.). Световните резерви на никел на сушата се оценяват на 70 милиона тона.

Имоти.Никел-сребро-бяло. Кристален. лицево-центрирана решетка кубичен, a = 0,35238 nm, z = 4, пространство. група RT3t. Т. мн. 1455 °C. т. бала 2900 °C; сал 8,90 g/cm3; C 0 p 26.1 J/( .K); DH 0 pl 17,5 kJ/, DH 0 isp 370 kJ/; S 0 298 29,9 JDmol K); ниво на температурна зависимост за твърд никел lgp(hPa) = 13.369-23013/T+0.520lgT+0.395T (298-1728K), за течен lgp(hPa)=11.742-20830/T+ 0.618 lgT (1728-3170 K); температурен коефициент линейно разширение 13.5. 10 -6 K -1 (273-373 K); 94,1 W/(m x x K) при 273 K, 90,9 W/(m K) при 298 K; g 1,74 N/m (1520 °C); r 7.5 10 -8 Ohm m, температурен коеф. r 6,75. 10 -3 K -1 (298-398 K); , 631 K. Еластичен модул 196-210 GPa; s растеж 280-720 MPa; се отнася удължение 40-50%; по Бринел (отгрят) 700-1000 MPa. Чистият никел е много пластичен, може да се обработва добре при студени и горещи условия, може да се валцува, изтегля и кове.

н никелът е химически неактивен, но фино диспергираните никелови съединения, получени при ниски температури, са пирофорни. Стандарт Ni 0 /Ni 2+ - 0,23 V. При нормални температури никелът не е покрит с тънък слой. Не взаимодействие. с и влага. При нагряване Производството на никел започва при ~ 800 °C. Никелът реагира много бавно със солна, сярна, фосфорна и флуороводородна киселина. Оцетът и други орг. практически нямат ефект върху него. на-ти, особено при липса на . Реагира добре с разл. HNO3, конц. HNO 3 се пасивира. Разтвори и и, както и течен NH3, нямат ефект върху никела. Присъстват водни разтвори NH3. корелатен никел.

н икелът в диспергирано състояние има големи каталитични свойства. в областите,. Те използват или скелетен никел (никел на Реней), получен чрез сплав с Al или Si с последния. , или никел към .

н никелът абсорбира Н2 и образува твърди разтвори с него. NiH 2 (стабилен под 0°C) и по-стабилен NiH се получават индиректно. Почти не се абсорбира от никел до 1400 °C, рН стойността на N 2 е 0,07% при 450 °C. Компактният никел не реагира с NH3; диспергираният никел образува с него Ni3N нитрид при 300-450 °C.

Разтопеният никел разтваря C, за да образува карбид Ni 3 C, който се разлага с отделянето на; Ni 3 C под формата на сиво-черно (разлага се при ~ 450 ° C) се получава чрез карбуризиране на никел в CO при 250-400 ° C. Диспергираният никел с CO произвежда летлив Ni(CO) 4 . Когато се легира със Si, той образува силициев диоксид; Ni 5 Si 2, Ni 2 Si и NiSi се топят съответно конгруентно. при 1282, 1318 и 992 °C, Ni 3 Si и NiSi 2 - съответно неконгруентни. при 1165 и 1125°C, Ni 3 Si 2 се разлага без да се топи при 845°C. Когато се слее с B, той дава бориди: Ni 3 B (т.т. 1175 °C), Ni 2 B (1240 °C), Ni 3 B 2 (1163 °C), Ni 4 B 3 (1580 °C), NiB 12 ( 2320 °C), NiB (разлага се при 1600 °C). С Se никелът образува селениди: NiSe (т.т. 980 °C), Ni 3 Se 2 и NiSe 2 (разлагат се съответно при 800 и 850 °C), Ni 6 Se 5 и Ni 21 Se 20 (съществуват само в твърдо състояние) . Когато никелът се легира с Te, се получават телуриди: NiTe и NiTe 2 (очевидно между тях се образува широка област от твърди разтвори) и др.

Арсенат Ni 3 (AsO 4) 2. 8H2O-зелено; p-ставка от 0,022%; до-тами се разлага; над 200 °C дехидратира, при ~ 1000 °C се разлага; получаване на твърдо вещество.

Силикат Ni 2 SiO 4 - светлозелен с ромбичен модел. решетка; плътен 4,85 g/cm3; разлага се без да се топи при 1545°C; в неразтворими; миньор K-tami бавно се разлага при нагряване. Алуминат NiAl 2 O 4 (никелов шпинел) - син с куб. решетка; т.т. 2110°С; плътен 4,50 g/cm3; не сол. V ; бавно се разгражда до-тами; .

Най-важните комплексни връзки. никел-a m m i n s. Наиб. Характерни са съответно хексаамините и акватетрамините. 2+ и 2+. Това са сини или виолетови кристали. в-ва, обикновено сол. в, в разтвори ярко синьо; когато разтворите се варят и когато са изложени на разтвора, те се разлагат; се образуват в разтвори по време на амонячна обработка на никел и кобалт.

В комплексите Ni(III) и Ni(IV) координацията броят на никела е 6. Примери са виолетов K 3 и червен K 2, образуван от действието на F 2 върху смес от NiCl 2 и KCl; силен. Известни са например други видове хетерополикиселини. (NH4)6H7. 5H 2 O, голям брой вътрешнокомплексни съединения. Ni(II). Вижте също органични никелови съединения.

Касова бележка.обработват пиро- и хидрометалургични материали. начин. За силикатно окислени (не могат да бъдат обогатени) използвайте двата редуктора. топене за получаване на фероникел, който след това се подлага на продухване в конвертор с цел обогатяване, или топене за мат, съдържащ сяра (FeS 2 или CaSO 4). Полученият мат се издухва в конвертор за отстраняване на Fe, след което се натрошава и изпича, за да се намали NiO от получения материал. Металният никел се получава чрез топене. Никеловите концентрати, получени от обогатяването на сулфидни концентрати, се стопяват в мат с последния. продухване в конвертора. От медно-никеловия щейн след бавното му охлаждане се изолира Ni 3 S 2 концентрат, който подобно на окисления щейн се изпича и редуцира.

Един от начините за хидрообработка на окислени руди е редукция или смесване на Н 2 и N 2 с последния. разтвор на NH3 и CO2 с продухване. Разтворът се пречиства от Co. По време на разлагането на разтвора с дестилацията на NH3 се утаява никелов хидроксокарбонат, който или се калцинира, или се редуцира от получения NiO. Никелът се получава чрез топене или чрез повторно разтваряне. в разтвора на NH3 и след дестилиране на NH3 от пулпа на Н2 се получава никел. д-р начин - окислена сярна киселина в. От получения разтвор след пречистването му се отлага никел и полученият NiS концентрат се обработва като щайн.

Хидрообработката на никелови сулфидни материали (концентрати, щейн) се свежда до автоклавно окисление. или разтвори на NH3 (с ниско съдържание на Co) или H2SO4. От амонячни разтвори, след отделяне на CuS, никелът се утаява под. За разделяне на Ni,Използва се и екстракция на Co и Cu от амонячни разтвори. методи, използващи преди всичко хелатни екстрагенти.

Автоклавното окисление за получаване на сулфатни разтвори се използва както за обогатени материали (матове) с прехвърляне на никел и т.н. в разтвора, така и за бедни пиротиеви Fe 7 S 8 концентрати. В последния случай преобладаващото е окислено. пиротит, което прави възможно изолирането на елементарен S и сулфиден концентрат, който по-нататък се топи в никелов щейн.

Използване на никел в сплави

Никелът е в основата на повечето топлоустойчиви материали, използвани в космическата индустрия за части на електроцентрали.

• Монел метал (65 - 67% Ni + 30 - 32% Cu + 1% Mn), топлоустойчив до 500 °C, много устойчив на корозия;
• нихром, устойчива сплав (60% Ni + 40% Cr);
• пермалой (76% Ni + 17% Fe + 5% Cu + 2% Cr), има висока магнитна чувствителност с много ниски загуби от хистерезис;
• инвар (65% Fe + 35% Ni), почти не се удължава при нагряване.
• Освен това никеловите сплави включват никелови и хром-никелови стомани, никелово сребро и различни устойчиви сплави като константан, никел и манганин.

Всички неръждаеми стомани задължително съдържат никел, тъй като... Никелът повишава химическата устойчивост на сплавта. Никеловите сплави също се характеризират с висока якост и се използват при производството на издръжлива броня. При производството на най-важните части на различни устройства се използва никел-желязна сплав (36-38% никел), която има нисък коефициент на топлинно разширение.

При производството на електромагнитни сърцевини широко се използват сплави под общото наименование пермалой. Тези сплави, в допълнение към желязото, съдържат от 40 до 80% никел. Монетите се секат от никелови сплави. Общият брой на различните никелови сплави в практическа употреба достига няколко хиляди.

Никелът в неговата чиста форма се използва главно като защитни покрития срещу корозия в различни химически среди. Защитните покрития върху желязо и други метали се получават по два добре познати метода: плакиране и галванопластика. При първия метод плакираният слой се създава чрез горещо валцуване на тънка никелова плоча с дебел железен лист заедно. Съотношението на дебелината на никела и покривания метал е приблизително 1:10. В процеса на съвместно валцуване, поради взаимна дифузия, тези листове се заваряват и се получава монолитен двуслоен или дори трислоен метал, чиято никелова повърхност предпазва този материал от корозия.

Този вид горещ метод за създаване на защитни никелови покрития се използва широко за защита на желязо и нелегирани стомани от корозия. Това значително намалява цената на много продукти и устройства, направени не от чист никел, а от относително евтино желязо или стомана, но покрити с тънък защитен слой от никел. Големите резервоари са направени от никелирани железни листове за транспортиране и съхранение, например, на разяждащи алкали, които също се използват в различни химически индустрии.

Методът на галванопластика за създаване на защитни покрития с никел е един от най-старите методи на електрохимични процеси. Тази операция, широко известна в техниката като никелиране, по принцип е относително прост технологичен процес. Това включва известна подготвителна работа за много старателно почистване на повърхността на покривания метал и подготовка на електролитна баня, състояща се от подкислен разтвор на никелова сол, обикновено никелов сулфат. При електролитно покритие материалът, който е покрит, служи като катод, а никелова плоча служи като анод. В галванична верига никелът се отлага върху катода с еквивалентен преход от анода към разтвора. Методът на никелиране се използва широко в инженерството и за тази цел се изразходват големи количества никел.

Напоследък методът на електролитно никелиране се използва за създаване на защитни покрития върху алуминий, магнезий, цинк и чугун. Статията описва използването на метода за никелиране на алуминиеви и магнезиеви сплави, по-специално за защита на дуралуминиеви перки на самолети с витло. Друг документ описва използването на никелирани чугунени сушилни барабани в производството на хартия; Установено е значително повишаване на устойчивостта на корозия на барабаните и повишаване на качеството на хартията върху никелирани барабани в сравнение с конвенционалните чугунени барабани без никелиране.

Никелирането се извършва чрез галванопластика с помощта на електролити, съдържащи никелов (II) сулфат, натриев хлорид, борен хидроксид, повърхностноактивни вещества и избелващи агенти и разтворими никелови аноди. Дебелината на получения никелов слой е 12 - 36 микрона. Стабилен блясък на повърхността може да се осигури чрез последващо хромиране (дебелина на слоя хром 0,3 микрона).

Безтоковото никелиране се извършва в разтвор на смес от никелов (II) хлорид и натриев хипофосфит в присъствието на натриев цитрат:

NiCl 2 + NaH 2 PO 2 + H 2 O = Ni + NaH 2 PO 3 + 2HCl

Процесът се провежда при pH 4 - 6 и 95 °C.

Производство на желязо-никелови, никел-кадмиеви, никел-цинкови, никел-водородни батерии.

Най-честите „против“ в химическите източници на ток са цинк, кадмий, желязо, а най-честите „плюсове“ са оксиди на сребро, олово, манган и никел. Никеловите съединения се използват при производството на алкални батерии. Между другото, желязо-никелова батерия е изобретена през 1900 г. от Томас Алва Едисон.

Положителните електроди на базата на никелови оксиди имат доста голям положителен заряд, те са стабилни в електролита, лесни за обработка, сравнително евтини, издържат дълго време и не изискват специални грижи. Този набор от свойства направи никеловите електроди най-често срещаните. Някои батерии, особено цинково-сребърните, имат по-добри специфични характеристики от желязо-никелови или никел-кадмиеви батерии. Но никелът е много по-евтин от среброто, а скъпите батерии издържат много по-малко.

Електродите от никелов оксид за алкални батерии са направени от паста, съдържаща никелов оксид хидрат и графитен прах. Понякога, вместо графит, функциите на проводима добавка се изпълняват от тънки никелови листенца, равномерно разпределени в никелов хидроксид. Тази активна маса е опакована в проводими плочи с различен дизайн.

През последните години широко разпространен е друг метод за производство на никелови електроди. Плочите са пресовани от много фин прах от никелови оксиди с необходимите добавки. Вторият етап на производство е синтероване на масата във водородна атмосфера. Този метод произвежда порести електроди с много развита повърхност и колкото по-голяма е повърхността, толкова по-голям е токът. Батериите с електроди, направени по този метод, са по-мощни, по-надеждни, по-леки, но и по-скъпи. Затова се използват в най-критичните обекти - радиоелектронни вериги, източници на ток в космически кораби и др.

Никелови електроди, направени от най-фините прахове, също се използват в горивните клетки. Тук каталитичните свойства на никела и неговите съединения придобиват особено значение. Никелът е отличен катализатор за сложни процеси, протичащи в тези източници на ток. Между другото, в горивните клетки никелът и неговите съединения могат да се използват както за „плюс“, така и за „минус“. Единствената разлика е в добавките.

Нуклидът 63 Ni, който излъчва β+ частици, има период на полуразпад от 100,1 години и се използва в критрони. Наскоро вместо кадмиеви пластини в механични прекъсвачи на неутронен лъч се използват никелови плочи, за да се получат неутронни импулси с високи енергийни стойности.

• Използва се при производството на брекет системи.
• Протезиране

Образуването на червена утайка при добавяне на диметилглиоксим към амонячен разтвор на анализираната смес е най-добрата реакция за качествено и количествено определяне на никел. Но никеловият диметилглиоксимат е необходим не само на анализаторите. Красивият наситен цвят на това сложно съединение привлече вниманието на парфюмеристите: никеловият диметилглиоксимат се въвежда в състава на червилото. Някои от тези подобни на никел диметилглиоксимат съединения формират основата на много устойчиви на светлина бои.

Има интересни индикации за използването на никелови плочи в ултразвукови инсталации, както електрически, така и механични, както и в съвременни дизайни на телефонни апарати.

Има някои области на технологията, където чистият никел се използва или директно под формата на прах, или под формата на различни продукти, получени от прахове от чист никел.

Една от областите на приложение на прахообразния никел са каталитичните процеси в реакциите на хидрогениране на ненаситени въглеводороди, циклични алдехиди, алкохоли и ароматни въглеводороди.

Каталитичните свойства на никела са подобни на тези на платината и паладия. По този начин тук се отразява химическата аналогия на елементи от една и съща група на периодичната таблица. Никелът, като метал, по-евтин от паладия и платината, се използва широко като катализатор в процесите на хидрогениране.

За тези цели е препоръчително да използвате никел под формата на много фин прах. Получава се чрез специален режим на редукция на никелов оксид с водород в температурен диапазон 300-350°.

Никелът е елемент от група 10 на таблицата D.I. Менделеев. Известен сравнително наскоро, също наскоро използван в индустрията. Никелът получи името си от името на злия гном, който вместо това хвърли минерала никел, който включва никел и арсен, на миньорите. В онези древни времена те не знаеха как да използват никел, така че „фалшивият“ метал започна да се нарича „пакост“ от немския никел.

И днес ще разгледаме физичните и химичните свойства и приложенията на никела, ще му дадем общо описание и ще проучим никелови сплави и класове.

Той е преходен метал, тоест проявява както киселинни, така и алкални свойства. Има сребристо-бял блясък, пластичен, ковък, но твърд. Молекулното тегло е малко - 28, така че се класифицира като леко вещество.

Това видео ще ви разкаже за характеристиките на никела като метал:

Концепция и характеристики

От химическа гледна точка никелът е много интересен и необичаен метал. От една страна, той може да реагира както с киселини, така и с основи, но от друга страна е химически инертен и дори отказва да реагира с концентрирани основи и киселини. Освен това това свойство е толкова силно изразено, че никелът се използва в производството на различни киселинноустойчиви съоръжения и резервоари за основи.

Металът се топи и след това се използва под формата на пръти, листове и т.н. И в това състояние той проявява обичайните метални свойства на нискоактивно вещество. Но никелът, превърнат в много фин прах, става пирофорен и е способен да се самозапалва във въздуха.

Тайната е, че обикновено вещество във въздуха, като алуминий, например, е покрито с оксиден филм и този филм действа като много силен защитен слой.

Това качество определя едно от най-старите приложения на метала - никелирането, тоест нанасянето на най-тънкия слой никел върху повърхността на предметите. Този слой предпазва напълно стомана, чугун, магнезий, алуминий и т.н. от корозия.

Продуктите от чист никел са рядкост и се използват само в особено критични зони. Използването му в промишлеността се дължи на друго уникално качество: в сплавта никелът придава на материала същата отлична устойчивост на корозия, която самият той притежава. Повечето неръждаеми и структурни стомани включват никел като легиращ компонент. Именно това осигурява здравината на стоманата и нейната издръжливост.

Сплавите на основата на никел са много разнообразни и имат забележителни свойства: якост, топлоустойчивост, способност да издържат на големи силови натоварвания при високи температури, устойчивост на износване, нечувствителност към химически агресивни вещества и т.н. От общия обем на извлеченото вещество около 9% се използват в чист вид. Други 7% се изразходват за никелиране, а останалите - за производство на сплави.

Никелът образува желязната триада с желязото и кобалта. Към групата спадат и платината - осмий, платина, родий. Въпреки това, въпреки относителната им близост, свойствата на металите се различават значително. По отношение на якостта никелът не отстъпва много на желязото, дори има по-висока плътност, но за разлика от последното е много устойчив на корозия, докато желязото бързо корозира на въздух и особено при контакт с вода.

В сравнение с платиновите метали никелът е много по-лек, много по-евтин и много по-активен: платината, осмият и други са благородни метали, които имат положителен електроден потенциал и са изключително инертни.

Предимства и недостатъци

Почти всички свойства на никела по отношение на националната икономика са предимства. Единственият недостатък на метала е неговото присъствие в природата. Никелът се счита за общ елемент, но се намира само в свързана форма. Самородният никел достига до земята само като част от метеорити. Съответно металът се получава с помощта на по-скъпи технологии.

• Никелът има добра якост и твърдост, като същевременно запазва способността за коване и висока якост: може да се използва за производството на най-тънките листове и пръти.
• Металът има отлична устойчивост на корозия. Нещо повече, той пренася това качество върху сплавите, които съдържа като легиращ елемент.
• Сплавите на базата на никел са много разнообразни и имат изключителни качества. Така топлоустойчивите желязо-никелови сплави се използват при производството на части от ядрени реактори и реактивни двигатели. Към днешна дата са описани и използвани около 3000 различни никелови сплави.
• Никеловото покритие все още се използва активно не само в производството на инструменти и машини, но и в ежедневието и в строителството. Никелираните съдове, прибори, аксесоари и др. са не само естетически атрактивни, но и абсолютно хигиенични, безвредни и изключително издръжливи. Инертността и хигиеничността на метала определя използването му в хранително-вкусовата промишленост.
• Никелът е феромагнетик, тоест вещество, склонно към спонтанно намагнитване. Това свойство позволява металът да се използва за производство на постоянни магнити.
• Металът е сравнително евтин за получаване и има добри характеристики на електропроводимост. Никелът замества скъпото сребро или при производството на батерии.

Структурата и химичният състав на никела са разгледани по-долу.

Структура и състав

Никелът, подобно на други чисти метали, има хомогенна, добре подредена структура, която осигурява на тези вещества способността да провеждат ток. Фазовият състав на материала обаче може да бъде различен, което се отразява на неговите свойства.

• При нормални условия имаме работа с β-модификация на никела. Характеризира се с лицево-центрирана кубична решетка и определя обичайните свойства на метала - ковкост, пластичност, обработваемост, феромагнетизъм и т.н.
• Има и друг вид материал. Никелът, подложен на катодно разпрашване във водородна атмосфера, не реагира, но също така променя структурата си, превръщайки се в α-модификация. Последният има плътна шестоъгълна решетка. При нагряване до 200 С α-фазата преминава в β-фаза. В промишлеността те се занимават с β-модифициране на никел.

Това видео ще ви каже как сами да конвертирате никел-кадмиева батерия в литиево-йонна батерия:

Свойства и характеристики

Характеристиките на β-фазата, като основна, са от по-голям интерес, тъй като самото съществуване на α-фазата е ограничено. Свойствата на метала са:

• плътност при нормална температура – ​​8,9 g/cu. см;
• точка на топене – 1453 С;
• точка на кипене – 3000 С;
• много нисък коефициент на топлинно разширение – 13,5∙10 −6 K −1
• модул на еластичност – 196–210 GPa;
• Границата на еластичност е 80 MN/кв. m;
• граница на провлачване – 120 MN/кв. м:
• граница на опън 40–50 kgf/sq. mm;
• специфичен топлинен капацитет на веществото – 0,440 kJ/(kg K);
• топлопроводимост – 90,1 W/(m K);
• специфично електрическо съпротивление – 0.0684 µOhm∙m.

Никелът е феромагнитен, неговата точка на Кюри е 358 С.

По-долу ще говорим за производството и производството на никелови сплави.

производство

Никелът се счита за доста разпространен - ​​13-ти сред металите. Разпределението му обаче е малко специфично. Не напразно металът се нарича елемент от земните дълбини, тъй като в ултраосновните скали той е 200 пъти по-изобилен, отколкото в киселите скали. Според една общоприета теория ядрото на земята се състои от никел и желязо.

Самородният никел не се среща на Земята.В свързана форма присъства в медно-никелови руди - арсенсъдържащи и сулфидни. Това е никел - червен никелов пирит, същият, който миньорите взеха за пирит, хлоантит - бял никелов пирит, гарниерит, меден пирит и т.н.

Изходната суровина най-често е сулфидна руда, включително никел и никел, така че са включени допълнителни стъпки за разделяне на металите.

• Сулфидните руди обикновено съдържат много влага и глинести вещества. За да се отървете от тях, рудата се раздробява, суши и брикетира. Ако съдържанието на сяра в рудата е твърде високо, тя се пече.
• Топенето на мат се извършва в шахтови или реверберационни пещи. Получава се сплав от никел и железен сулфид, включваща малко количество мед.
• Разделяне на никел и мед.
• Изпичане на никелов концентрат, редукционно топене и рафиниране чрез електролиза.

Методът за получаване на никел от окислена руда изглежда малко по-различен.

• Рудата се подлага на сулфидизиращо топене с частична редукция.
• Получаване на мат - разтопеният мат се продухва с въздух в конвертори.
• Файнщайн е уволнен и изчистен от мед;
• След това никелът се редуцира или изгореният никел се стопява във фероникел.

Колко струва 1 кг никел? Цените на такъв метал до голяма степен се определят от успеха на експлоатацията на находищата. Така през 2013 г. Китай увеличи производството на никел-съдържащ чугун, което доведе до осезаем спад в цените на металите. През есента на 2016 г. цената на тон метал беше 10 045 долара.

Област на приложение

Самият никел се използва рядко. Районът е много по-широк.

• В ежедневието хората най-често се натъкват на никелирани продукти - кранове, смесители, мебелен обков. Металните части на мебелите често са покрити със слой сребрист, непотъмняващ метал. Същото важи и за приборите за хранене и съдовете.
• Друга известна употреба е бялото злато. Състои се от злато с определен стандарт и никелова сплав.
• Никеловите катоди се използват широко в електротехниката. Много батерии са никел-кадмиеви. Никел, желязо-никел и така нататък се конкурират с батерията и са много по-безопасни.

Въпреки това, основният потребител на никел е цветната и черната металургия: 67% от всички добити метали се използват за производство на неръждаема стомана. И 17% - за производството на други, нежелязо сплави.

• Конструкционната и неръждаема стомана се използват буквално навсякъде: строителство и машиностроене, електротехника и производство на тръбопроводи, уредостроене и изграждане на носещи рами. Именно никелът придава на стоманите тяхната устойчивост на корозия.
• Никел-медните сплави най-често се използват при производството на киселинно-устойчиво оборудване и различни части, които трябва да работят в агресивни химически среди.
• Сплавите на никел и хром са известни със своята устойчивост на топлина и устойчивост на основи и киселини. Те се използват в пещи, ядрени реактори, двигатели и т.н.
• Сплавите от никел, хром и желязо освен това остават устойчиви на високи натоварвания при много високи температури - до 900 C. Това е незаменим материал за газови турбини.

Никелът е метал с. Издръжлив, ковък, устойчив на киселини и основи и способен да придаде тези свойства на почти всяка сплав. Не е изненада, че никелът се използва толкова широко.

Прост и надежден начин за възстановяване на никел-кадмиеви батерии е разгледан във видеоклипа по-долу: